手机射频器件行业深度研究：关注龙头与国产替代

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5G驱动下，射频器件有望量价齐升，手机射频市场规模在2023年有望达到234亿美元；基站射频器件市场有望达到58.0亿美元。

价格方面，5G为射频器件的尺寸、频率、带宽提出了更高要求，从而提升了器件的价格。数量方面，5G的宏基站数量增多，复杂的制式也导致单基站器件增多；而智能手机中频段增加也导致了所用射频器件数量的增加。因此，基站侧和手机侧射频前端器件有望迎来量价齐升。

我们讨论了射频器件细分领域：滤波器、放大器、数模/模数转换器、时钟单元、开关、分工器、环形器的技术特点、目前的竞争格局以及未来5G时期的发展方向。我们认为5G时期市场规模增长最快的是放大器和滤波器板块。放大器市场主要被欧美厂商占据，包括Qorvo，Skyworks，NXP，这些厂商采用IDM模式，专注于新产品的研发，保证了自身技术的领先地位。滤波器板块我国目前处于弱势，但是部分厂商已经实现了技术突破，未来国产化率有望逐步提升。

1.1、种类与市场规模

射频器件是收发无线信号中的关键部件，遍布于各种通信场景。射频是指频率范围在300kHz~300GHz之间的电磁波，传递与处理这一频率电磁波的电子元器件就被称为射频器件。因此，射频器件广泛应用于各个通信相关的领域包括：基站、回传链路、卫星通信、军用、雷达、航空航天、有线宽带等场景。根据Navian的数据，2020年全球射频器件市场规模将达到287亿美元，2016-20年CAGR为10.7%，其中射频前端模组（front-module，FEM，为多种射频器件的集成模组）2020年达到85亿美元，占比最高为29.5%。

放大器市场占比最高，约为50%。按功能分，射频器件主要包括功率放大器（poweramplifier，PA），低噪放大器（lownoiseamplifier，LNA），滤波器，开关，数模/模数转换器（AD/DAconvertor，ADC/DAC），双工器（duplexer）等，功率放大器负责发射通道的射频信号放大；滤波器负责发射及接收信号的滤波；双工器负责FDD（frequencydivisionduplexing）系统的双工切换及接收/发送通道的射频信号滤波；射频开关负责接收、发射通道之间的切换；低噪声放大器主要用于接收通道中的小信号放大；接收机/发射机用于射频信号的变频、信道选择。其中放大器（包括功放和低噪放大器）的占比最高，根据HTF的估算2018年为50.7%，预计2022年为50.2%。

1.2、射频器件使用场景

移动终端

无线通信的移动终端中，射频器件2019年市场规模将达到210亿美元。射频器件在发射信号的过程中扮演着将数字信号转换成电磁波信号；在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成二进制数字信号。无论何种通信协议与工作频率，射频器件都是系统必备的基础性零部件。根据Navian的预测，移动终端的射频前端器件市场规模2019年达到210亿美元。

发射信号能力取决于射频功率放大器（PA），性能直接决定了手机等无线终端的通讯距离、信号质量和待机时间，是整个通讯系统芯片组中除基带主芯片之外最重要的组成部分。射频前端功能组件围绕PA芯片设计、集成和演化，形成独立于主芯片的前端芯片组。

物理集成化技术将不同射频器件融入同个模组。为了支持繁多的频段与频段组合，移动设备需要更多的射频组件。由于智能手机内部设计的局限性，厂商普遍通过物理集成的方式将各射频前段组件集成到模块中，从而达到减少尺寸的目的。目前常见的集成模块有与双工器集成的前端模块(FEMiD)、与双工器集成的PA模块(PAMiD)、与开关集成的PA模块（TxM）、多PA模组（PAM）、接收分集模块（RxDM）、数据多工器（Multiplexer）等。

在6GHz以下频段，目前的全球射频前端市场的头部厂商包括博通（Broadcom）、Qorvo、Skyworks、村田（Murata）。整体而言国产厂商处于弱势。根据SystemPlusConsulting的报告，在分别拆解苹果、三星、华为、索尼、小米和华硕的旗舰机型后统计发现，这些43种主要的射频器件，其中40%来自Skyworks，24%来自博通，19%来自Murata，10%来自Qorvo，另外7%来自TDK/Epcos。

即使自主研发比例高如华为，射频前端还是主要使用国外厂商的器件。在P30的拆机中，我们发现华为海思在核心SoC（处理器+调制解调）、音频芯片等都实现了自研，其存储芯片分别来自于海力士（韩国）和美光（美国），传感器芯片来自于意法半导体（欧洲）。但射频前端则来自于美国（Skyworks和Qorvo），因此成为华为手机中国产替代最迫切的部分。

5G时代的来临，将为射频前端产业提供更大的市场机遇。根据目前各国披露的5G使用频率，低频大部分集中在3.4-5.0GHz，高于4G时期的2.6GHz/1.8GHz。根据YoleDevelopment估计，手机和WiFi连接的射频前端市场预计将在2023年达到352亿美元，复合年增长率为14%。滤波器市场容量有望由2017年的80亿美元增长到2023年的225亿美元。

基站侧

基站侧的射频器件目前主要存在于RRU中，5G时期主要存在于AAU中。基站侧的射频器件主要在RRU（remoteradiounit）中，以华为RRU3606为例，里面的射频器件为一个双工器，一个滤波器，两个LNA，一个PA，两个A/D，一个D/A。在上行链路中，信号通过光纤从BBU（basebandunit）传输至RRU。在RRU中，数字信号通过处理后，经过DAC转换成模拟信号；再经过PA放大，由于放大过程会引入噪声，因此需要滤波器提升信号的信噪比，之后信号通过一个双工器传送到天线。

5G时期基站侧射频器件也将迎来量价齐升。根据电磁波传输原理，在相同的发射功率情况下，电磁波的传输距离随频率升高而下降，因此5G单基站覆盖面积小于4G。我们预计中国新建5G基站数量将达到389万站（2019-25年，其中移动173万站，联通和电信共216万站），以实现对重点区域的全面覆盖，若实现对全域的覆盖则新建基站数量将达到425万站（2019-2028年）。5G网络建设需要以4G网络作为基础，因此我们参考中国在4G时期的占比来估算全球5G基站数量。2018年Q1，中国4G基站为340万座，占全球约60%。我们假设5G时期中国5G基站数量占全球也为60%，则全球新建5G基站数量将达到650万站（2019-25年）。

除了基站数量较4G时期大幅提升，单设备射频器件个数也将大幅提升。我们预计5G前期将大量应用AAU（activeantennaunit）产品，后期在非核心区域可能会出现16TR的产品。由于AAU产品采用了Massive-MIMO技术（目前为64TR），因此AAU产品所用的滤波器、放大器、分工器、环形器、AD/DA将成倍增加。

工作频率较高，带宽较大，单器件价格有望进一步提升。由于5G工作频率较高，带宽较大（5G带宽为100MHz起，而中国FDD-LTE为15MHz），所采用的器件的价格往往高于4G。例如，原有2G/3G/4G基站采用的功放通常使用LDMOS工艺（横向扩散金属氧化物半导体laterally-diffusedmetal-oxidesemiconductor，与CMOS工艺兼容），但是相关器件工作的截止频率为3.5GHz；因此5G毫米波设备需要采用基于GaN的功放器件，价格大约为4G功放价格的9-10倍。

目前基站侧射频器件供应厂商主要为欧美和日本厂商，国产化程度较低。根据ABIresearch2016年的数据，在基站侧功率放大器的主要厂商为NXP（荷兰，33%），Ampleon（荷兰，20%），Sumitomo（日本，12%）。对于滤波器，国产厂商包括大富科技和武汉凡谷主要产品为金属腔体滤波器，在4G时期占据了较大的市场份额。但是5G时期由于AAU采用64TR的结构，滤波器的数量增长至64个，如果继续采用金属腔体滤波器，重量过大，因此陶瓷介质滤波器有望成为主流，目前主要生产厂商为村田（日本）、京瓷（日本）和灿勤（中国），但其他国产厂商也有望实现技术突破，国产化程度有望逐步提升。

2.1、滤波器

滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。滤波器是移动通信中进行信号传输频率选择的关键器件，主要通过电容、电感、电阻等元器件的组合移除信号中不需要的频率成分，从而保障信号能在特定的频带上传输，消除频带间相互干扰。

滤波器的主要分类：滤波器按照处理信号类型分类有模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器又分为有源滤波器和无源滤波器（有源器件是指工作中涉及能量转换，需要外接电源；无源器件是指工作中不涉及能量转换，也无需供电）。在众多分类中，SAW滤波器、BAW滤波器、腔体滤波器和介质滤波器是在移动通讯中应用最广泛的四种。前两者主要用于移动设备，后两者主要用于通信基站。

SAW滤波器是声表面波滤波器，广泛应用于2G接收前端。SAW（SurfaceAcousticWave）是一种沿着固体表面传播的声波。SAW滤波器是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作的两个声电换能器（InterdigitalTransducers，IDT）构成；压电特性是指材料可以实现机械能（即声波）与电能相互转换的效应。电信号的通过频率，与IDT结构周期以及声波在压电材料中的速度有关。

但SAW滤波器有局限性，高于约1GHz时，其选择性（信号与噪声的比值，一般越高越好）降低；在约2.5GHz，其使用仅限于对性能要求不高的应用。并且SAW滤波器的性能通常随着温度的升高而变差，为了改善这一点，厂商在IDT上增加了保护涂层，使得滤波器对温度的敏感性降低。加上了保护涂层的SAW称为TC-SAW。普通的SAW滤波器频率温度系数(TCF,temperaturecoefficientoffrequency)大约-45ppm/oC左右（ppm/oC是指温度改变1摄氏度时频率值的相对变化），而TC-SAW大约-15到-25ppm/oC。TC-SAW成本大于SAW，但小于BAW。

BAW滤波器是体声波滤波器，在高于1.5GHz时，BAW滤波器比SAW更具有性能优势，且其尺寸随频率升高而缩小，非常适合3G和4G。BAW（BulkAcousticWave）是在物体内垂直传播的声波。基本结构是两个金属电极夹着压电薄膜，声波在压电薄膜里震荡形成驻波。BAWfilter更适合于2.5GHz以上的频率，并且对温度更不敏感，插入损耗更小。在一些多频段的场景下，只有BAW技术才能解决频段间的相互干扰问题。另外，BAW滤波器的尺寸还随频率升高而缩小。

腔体滤波器是采用谐振腔体结构的微波滤波器，通常采用金属制成，目前广泛应用于通信基站中。腔体滤波器采用谐振腔体结构，一个腔体能够等效成电感并联电容，从而形成一个谐振级，实现微波滤波。腔体滤波器具有结构牢固、性能稳定、体积小、Q值（带通滤波器的品质因数，定义为中心频率/滤波器带宽）适中、寄生通带较远、散热性好等特点。因此，腔体滤波器广泛应用于通信基站中。

介质滤波器同样采用谐振腔结构，但其材料为陶瓷介质，能够把电磁场限制于谐振腔之内，因此具有较高的Q值，性能优于传统的金属腔体滤波器。由于其选用介质陶瓷作为谐振腔材料，因此具有低损耗、耐功率性好、带宽窄，和温度特性好等特点，特别适合CT1，CT2，900MHz，1.8GHz，2.4GHz，5.8GHz，便携电话、汽车电话、无线耳机、无线麦克风、无线电台、无绳电话以及一体化收发双工器等的级向耦合滤，在移动通信尤其是基站中得到广泛应用。

移动端用滤波器SAW/BAW需求趋势

5G时代新增频段50多个，带动移动设备滤波器数量翻倍增加。一般而言，手机每支持一个频段，就需要增加一个接收滤波器和一个发送滤波器。市场上常见的4G手机一般为13频，再算上用于Wifi、蓝牙和GPS上的滤波器，每台4G手机大概会使用30多个滤波器。根据全球射频器件巨头Skyworks的预测，为了满足5G发展的需要，到2020年将会新增频段50多个，这也意味着手机上的滤波器的数量将大幅增加。

据过往经验，频段升级能带来滤波器单机价值量翻倍以上增长。在早期的GSM手机中，滤波器的单部手机价值量不足1美金，而如今4G时代，苹果、三星的高端旗舰机型的滤波器单机价值量超过7美金，单机价值量在过去的十年间增长了数倍。3G终端转换为4G终端带来单机价值量翻倍以上增长，而4G向5G的迭代所激发的滤波量需求更值得期待。另外，将成为5G主流的BAW双工器价值量约为SAW双工器的2-3倍，产品结构升级将进一步提升5G射频模块价值量。

5G时代，BAW滤波器将成为高频段的主流选择。SAW滤波器有一定的局限性，在工作频率超过1.5GHz时，SAW的Q值开始下降。而到2.5GHz时，SAW已经只能用在一些对旁瓣抑制要求比较低的场合。目前的无线通讯协议已经早就工作大于2.5GHz的频段（例如4GTD-LTE的Band41）等，这时候必须使用BAW滤波器。BAW器件所需的制造工艺步骤是SAW的10倍。

移动端滤波器SAW/BAW技术趋势

趋势一：小型片式化。5G时代会涌现更多类型的通信设备，滤波器小型片式化的诉求也不会停步。通常有三种途径缩小SAW/BAW滤波器的体积：缩小设计器件用芯片、改进封装技术、将多个滤波器封装在一起。目前，传统圆形金属壳封装已改进为扁平金属封装，而富士通公司开发的双制式（可支持模拟和数字两种模式）便携式手机用SAW滤波器，均装有两个滤波器。未来滤波器小型片式化也许会有更进一步的发展。

趋势二：高频、宽带化。5G时代的到来，会增加更多的高频频段，滤波器也将面临扩展带宽和提升频率的诉求。高频宽带化主要通过更加精细的半导体加工工艺来实现。在压电基材确定的情况下，SAW滤波器的工作频率由IDT电极条宽度所决定。IDT电极条越宽，滤波器的工作频率则越低。当采用半导体0.35-0.2μm级的精细加工工艺时，可制出2-3GHz的SAW滤波器，进而激活了滤波器在更高频场景中的应用。

趋势三：集成化。随着智能手机功能部件增多，可用空间减少，手机厂商也期望能不断提高前端中的RF集成度。利用先进的封装集成技术，将多个元件芯片封装集成在一个外壳中。另外，采用相同SOI工艺（Silicon-On-Insulator）可将滤波器模块和其他射频前端模块进行单片集成。使用SOI新型工艺的单片集成技术，具有高集成度、低成本优势。

趋势四：降低插入损耗。1965年诞生之初，SAW滤波器插入损耗较大，通常为15dB以上。为了满足通信设备的需要，人们通过开发高性能压电材料和改进IDT结构，将插入损耗降低到了3dB到4dB的范围。而Murata村田制作所开发的ZnO/蓝宝石层状结构基片材料，可制造1.5GHzSAW滤波器，其插入损耗甚至低至1.2dB。继续深入开发高性能压电材料和改进IDT结构，会使SAW滤波器的插入损耗还有降低的空间。

基站用滤波器：腔体滤波器/介质滤波器发展趋势

5G基站天线数量翻倍，带动滤波器需求强劲增长。一方面，5G使用频率增加，而基站的覆盖范围减少，因此5G基站的数量将会是4G基站的1.5至2倍。另一方面，传统的TDD4G网络的天线数量通常为2/4/8个，而采用MassiveMIMO技术的5G基站天线阵子数量可高达64/128/256个。通常每个天线都会配备一个由两组滤波器组成的双工器，因此5G基站天线数量的大幅增加，有望导致滤波器需求的爆发。

介质滤波器性能优于腔体滤波器，有望在5G基站中广泛采纳。在3G/4G时代，基站滤波器一般为金属同轴腔体滤波器。其成本低，工艺较为成熟，因此被广泛应用。随着5G的来临，无线频段将会变得更加密集，金属腔体滤波器往往难以实现高抑制的系统兼容问题，但使用陶瓷介质材料则可以解决。由于介质滤波器具有插入损耗小、功率容量大、高抑制、温度漂移特性好等优点，介质滤波器代表着高端射频器件的发展方向，有望在5G基站建设中被广泛采纳。

介质滤波器体积上更具优势，适合小型化的5G基站。5G基站的一大趋势是小型化和毫米波，因此对滤波器的体积尺寸有了更严格的要求。而陶瓷介质滤波器中的电磁波谐振发生在介质材料内部，没有金属腔体，体积较上述两种滤波器都会更小。并且介质滤波器的一大特性是尺寸与谐振频率成反比，随着频段提升，毫米波基站所使用的介质滤波器的尺寸也将缩小，因此相比金属同轴腔体滤波器更具优势。一旦实现量产，陶瓷介质滤波器的成本也会更低。因此，陶瓷介质滤波器有望取代金属腔体滤波器成为主流。

滤波器市场规模与行业格局

2020年全球滤波器市场规模可达130亿美元。高通公司预测，滤波器市场将由2015年的50亿美金的市场规模增长至2020年的130亿美金。另据MobileExperts预测，滤波器市场将由2015年的50亿美金增长至2020年的120亿美金。MobileExperts的预测与高通基本一致。

中国是全球最大的SAW滤波器消费市场，且国产产量仅覆盖需求三十分之一。中国SAW滤波器市场的规模在2018年达到154.8亿元，同比增长4.97%，根据通信标准升级及5G对物体接入的范围考虑，滤波器市场的空间还将成倍增长，预计2020年可超过170亿元。2018年我国SAW滤波器产量为5.04亿只，消费量为151.2亿只，受技术因素影响，预计未来我国SAW滤波器产量将逐渐增加，预计到2025年中国SAW滤波器产量可以达到28.02亿只，消费量超过155亿只。

目前主要的滤波器供应商来自美国、日本。SAW滤波器的两大厂商为TDK-EPCOS和Murata，共占据近70%的市场份额。而BAW滤波器的头部厂商是Avago和Qorvo，共占据90%以上的市场份额。以iPhone7为例，其配置了2个大的滤波器组及2个滤波器。而其中TDK供应了2颗滤波器组及一颗滤波器，Murata供应了1颗滤波器。

目前我国移动端滤波器产业处于绝对弱势，但有机会在低端细分领域赶上。国际厂商1990年左右开发出用于手机的SAW滤波器，而我国直到2012年才成功研发，主要厂商包括中电26所、以中电德清华莹为代表的科研院所和以无锡好达电子为代表的厂商。其中，科研院所的产品主要面向军用通信终端设备，而无锡好达电子的SAW滤波器产品在手机中实现了销售，客户包括中兴、宇龙、金立、三星、蓝宝、富士康、魅族等。

对中国厂家而言，滤波器最大的挑战，主要是专利和工艺。能量产的国产SAW滤波器，由于芯片太厚，不易做进集成模块，不符合射频前端集成模组化的发展趋势。对于GSM，2G或3G这样的低频通信，SAW滤波器市场中的低成本竞争者份额有望提升，因为主流厂商将重点转移到使用BAW滤波器或者FBAR滤波器的4G和5G市场。

基站侧，介质滤波器部分厂商即将实现技术突破，国产化率有望逐步提高。由于介质滤波器体积小，质量小，插损低，稳定性好等优势，5G时期有望成为AAU的主流解决方案。目前全球主要供应商有村田、京瓷，近年来，国内企业与海外公司的差距逐渐减少，部分企业已经实现了批量供货（灿勤科技），部分企业也将于下半年批量供货，包括大富科技、武汉凡谷。未来国产化率有望逐步提升。

2.2、放大器

放大器的功能是将输入的信号加以放大并输出，同时尽量保持信号的不失真。放大器的核心为晶体管，晶体管基于输入电压或电流，通过改变输出端的阻抗，控制输出端的电流。以功能分，放大器主要分为功率放大器（poweramplifier,PA）、低噪放大器（lownoiseamplifier,LNA），可调增益放大器（variablegainamplifier，VGA）。由于放大过程中使用的有源器件具有非线性特性，功率越高放大倍数越小，因此输出功率越高信号越容易发生失真。

功率放大器PA

射频功率放大器为上行电路重要器件。射频功率放大器是射频发射系统中的重要组成部分，在上行的电路中，调制后所产生的射频信号往往功率较小，因此需要采用射频功率放大器放大到一定的功率后，才可以送到天线发射出去，在手机中，PA决定了手机通信质量、通信距离，此外产品的放大效率也一定程度上影响了手机的待机时间，因此手机采用的PA往往为高集成度（集成在一个射频前端模组里，能耗较小），大带宽，高效率。基站侧空间充足，但信号覆盖范围较大，因此采用的PA往往尺寸较大，但是输出功率较高。

目前Skyworks和Qorvo共占据终端设备侧PA71%的市场份额，NXP和Ampleon共占据了基站侧PA53%的市场份额。射频PA集中度较高，对于终端设备侧，主要采用GaAs（砷化镓）工艺，前四大公司为Skyworks，Qorvo，博通和Murata，分别占据了38%/33%/21%/5%的市场份额。而对于基站侧，主要采用LDMOS工艺，前四大公司为NXP，Infinieon，Sumitomo和CREE，分别占据了33%/20%/12%/11%的市场份额。

低噪放大器LNA

相比于功放，低噪放大器（LNA）主要应用在下行电路中，影响整体系统的噪声水平。低噪放大器主要应用在射频信号接收系统（下行电路）中，由于来自天线的射频信号一般比较微弱，需要在放大的同时保证尽可能少的引入噪声和实真，因此低噪放大器一方面需要放大接收的射频信号，便于后续电路处理，保证系统正常工作；另一方面需要减少系统的噪声干扰，提高系统的灵敏度。

可调增益放大器VGA

可变增益放大器（VGA）可以通过数字或模拟信号控制增益性能，广泛应用于多种远程检测和通信设备中。VGA的增益调节可以通过使用可变增益电路实现，或者通过可变衰减器和固定增益放大器结合的方式来实现。目前VGA应用于超声波、雷达、激光雷达、无线通信等各个领域，用来增强系统的动态性能。VGA存在的主要问题是当增益降低时器件噪声会显著增大，系统SNR下降。

未来技术趋势

移动终端GaAs为主流技术，基站侧GaN有望逐步取代LDMOS。PA的工艺主要分为三种，LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体），GaAs（砷化镓）和GaN（氮化镓）。传统的集成电路芯片基于单晶硅材料，但是由于硅的材料特性，它难以应用于高频、高压、大电流等领域。在此基础上人们研发出来了LDMOS技术，将砷和硼注入源/漏区，形成一个漂移区，从而能承受更高的电压，并能工作在更高的频率范围（3.5GHz以下），目前LDMOS的放大器可以应用于3G/4G基站。

此外，由于化合物半导体往往拥有比单晶硅更优异的射频性能，人们开始广泛采用化合物半导体作为射频器件原材料，尤其是GaAs和GaN。其中，GaAs相比于硅具有更好频率特性，可以工作在40GHz以下。但是由于GaAs输出功率较小，因此GaAs的放大器适用于终端设备等小功率市场，而GaN可以实现更高的输出功率以及更高的工作频率，可以应用于大功率场景下。GaN的禁带宽度、击穿强度、电子饱和迁移速度、工作温度均远大与硅和GaAs，因此作为射频元器件的材料具有先天优势，可以同时适用于高功率和高频领域，目前基于SiC衬底的GaN器件可以工作在40GHz，可以应用于5G宏基站/小基站以及卫星通信领域。

GaN将取代LDMOS的市场份额，GaAs市场份额有望保持稳定。根据YOLE的预测，未来5至10年，GaN将逐步取代LDMOS，成为3W以上射频功放的主流技术，GaN射频器件市场规模将从2017年3.8亿美元增长至2023年的13亿美元，%；而GaAs将凭借其可靠性和性价比，仍保持稳定的市场份额；LDMOS市场份额将逐步下降至15%左右。

原有LDMOS厂商通过代工厂获得GaN生产能力，GaAs厂商产能转换较容易，可以更快适应GaN技术。随着射频功放的发展趋势逐步明朗，现有的RF功放厂商正逐步加大投资，从而在下一代技术成熟前获得一席之地，并成为市场的领导者。目前，原有的主要LDMOS厂商，包括NXP、Ampleon和Infineon主要通过外部代工厂进入GaN领域，例如NXP和Infineon将GaN器件委托给Cree公司代工。而传统的GaAs厂商例如TriQuint（现Qorvo），可以凭借在化合物半导体领域的积累，通过产能转换，更快的适应GaN技术的转换，并占据领先地位。

2.3、ADC/DAC

ADC与DAC同属于数字转换器的细分，能够实现模拟信号与数字信号的相互转换。ADC（AnalogtoDigitalConverter）转换器，又称模数转换器，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的电子元件。相反，DAC（DigitaltoAnalogConverter）转换器又称为数模转换器，它能够将离散的数字信号转换成连续的模拟信号。在射频模块中，模拟信号经放大送入AD转换器转换为数字信号，由数字电路进行处理，再由DA转换器还原为模拟信号，去驱动部件。

转换精度和转换速度是衡量AD转换器和DA转换器性能优劣的主要标志。为了保证数据处理结果的准确性，AD转换器和DA转换器必须有足够的转换精度。同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD转换器和DA转换器还必须有足够快的转换速度

目前，亚德诺半导体在数字转换器领域处于全球领先地位。ADI拥有遍布世界各地的60,000客户，涵盖了全部类型的电子设备制造商。公司总部设在美国马萨诸塞州诺伍德市，设计和制造基地遍布全球。根据半导体和电子行业市场研究公司Databeans,年发布的数据转换器市场研究报告，ADI公司占据全球市场份额达47.5%。报告数据显示，ADI公司继续扩大其在全球数据转换器市场上的绝对优势，其份额超过最有力竞争对手的两倍，同时超过排名其后的8家公司市场份额之和。

2.4、时钟单元

时钟单元提供高精度的时间和频率同步信号，是基站设备以及手机中不可缺少的一部分。目前典型的无线侧基站设备为BBU（基带处理单元）与RRU（射频拉远单元），其中BBU放置在机房，RRU通过光纤与BBU相连，而BBU中存在一个主控时钟单元，RRU通过光接口共享BBU的主控时钟单元。同步技术包括时钟同步和时间同步。只有做到了时钟同步，才能保证所有设备以相同的速率运行，只有发送端和接收端的时钟频率保持一致，才能实现准确的通信。只有做到了时间同步，才能保证不同设备同步运行。而手机SoC中往往集成了时钟单元。

时钟单元同步需要基于外部时钟参考源，并采用底噪锁相环技术（phaselockedloop,PLL）。时钟单元需要接收外部的时钟参考源，例如基站采用的是全球定位系统GPS，手机采用的GSM系统中的控制信道。基于参考源，产生一个基准时钟，然后对内置的晶体振荡器的输出频率进行精密的测量与调节，使其输出频率精确的与参考源同步，并提供高精度的时间频率基准。其中PLL主要用于对晶体振荡频率的测量与调节。

GPS单元

基站侧，GPS芯片主要用作外部时钟参考源；移动设备侧，GPS芯片主要用于定位。目前设计生产GPS芯片的厂家超过10家，包括美国SiRF（2009年初被英国CSR收购，后CSR被高通收购），博通，ST（意法半导体），索尼，富士通，飞利浦，Nemerix，uNav（被高通收购），uBlox等。目前高通是全球最大的GPS芯片供应商。

目前GPS已经发展到了第三代，民用导航精度为1米。美国GPS三代卫星从2018年开始逐步替换二代卫星。相比于之前的系统，GPS三代拥有更高的发射功率和新抗干扰措施；上行数据能力加强；此外民用系统导航精度从3米提升至1米。我国北斗系统导航精度与GPS系统相比仍有一定差距。我国目前部署的为北斗三代卫星，目前民用定位精度为正负十米，授时精度为20ns，距GPS系统仍有一定差距。

自主可控势在必行，基于北斗系统的定位/同步芯片市场份额有较大提升空间。由于GPS系统由美国国防部研制和维护，如果美国停止GPS民码，中国通信网路将陷入瘫痪，因此我国大力发展北斗系统。目前虽然北斗系统的精度比GPS仍有一些差距，但是国内厂商已经逐步推出了GPS北斗双模时钟单元，可以在两个系统之间进行切换，自动选择最优的时钟源。

锁相环PLL

2.5、开关

射频开关的作用是将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通，以实现不同信号路径的切换，包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等，以达到共用天线、节省终端产品成本的目的。射频开关的主要产品种类有移动通信传导开关、WiFi开关、天线开关等，广泛应用于智能手机等移动智能终端。隔离度、插入损耗、开关时间、功率处理能力是射频开关至关重要的参数。

5G频段的增加、手机金属外壳的广泛采用，促使射频开关未来需求持续增长。由于移动通讯技术的变革，智能手机需要接收更多频段的射频信号：根据YoleDevelopment的总结，2011年及之前智能手机支持的频段数不超过10个，而随着4G通讯技术的普及，至2016年智能手机支持的频段数已经接近40个；随着5G的到来，未来手机有望增加50个新频段，总数达到90多个。一方面，由于手机对频段信号的接收和发送均由射频开关控制，5G手机频段的增加必然带动手机射频开关数的增加。另一方面，由于金属外壳已成为手机行业主流趋势，而金属外壳一定程度上会减弱射频信号，所以手机厂商普遍需要天线调谐开关提高天线对不同频段信号的接收能力。

载波聚合技术对射频开关的性能要求将更加苛刻。随着载波聚合的逐步普及，射频MEMS开关行业将迎来快速增长。载波聚合技术将数个窄频段合成一个宽频段，实现传输速率的大幅提升。载波聚合技术的引进大大增加了对射频器件性能的要求以及射频系统的复杂度。目前市场上的射频器件主要采用2载波的载波聚合。2017年，国内的三大电信运营商将正式启动三载波的聚合，而到2018年，四载波甚至五载波的载波聚合将出现在手机通讯应用中。载波聚合技术要求射频天线开关具有极高的线性度，以避免与其他设备发生干扰，对于滤波器及射频开关的性能要求将更加苛刻。随着载波聚合的逐步普及，射频MEMS开关行业将迎来快速增长。目前机遇SOI工艺的射频开关正在接近技术极限，无法满足IIP3=90dbm的要求。能够达到IIP390dbm的射频性能目标的唯一一种开关是射频MEMS开关，因此射频MEMS开关将在未来5G时代迎来确定性增长机会。

根据QYRElectronicsResearchCenter的统计，2010年以来全球射频开关市场经历了持续的快速增长，2017年全球市场规模达到14.47亿美元，2017年及之后增速放缓，但预计到2020年期间仍保有9.5%的年化增长率，预计到2020年达到19.01亿美元。

2.6、其他无源器件

双工器（duplexer）

双工器主要实现发射和接收信号的隔离，保证上行下行链路能同时工作。双工器往往由带阻滤波器组成，接收端的带阻滤波器的中心频率与发射信号频率一致，而发射端的带阻滤波器中心频率与接收信号频率一致，从而将发射和接收的信号进行隔离。

双工器的主要衡量指标包括工作频率范围，隔离度（两个等效带阻滤波器的阻带衰减量），插入损耗（对通带信号的衰减），稳定度（不同温度下的频率稳定性），驻波比（VSWR，衡量反射信号强弱，与阻抗匹配有关）。

环形器（circulator）

环形器使电磁波单向环形传输，从而将不同频率的信号分开，可以用作双工器，也可以用作隔离器。环形器是一种多端口器件，电磁波在环形器的传输具有方向性，只能沿一个方向传输，反方向是隔离的，因此我们可以利用环形器将接收/发射的信号进行分离。此外由于环形器具有单向性，也可以用作隔离器。环形器的衡量参数与双工器类似，包括工作频率范围，插入损耗，隔离度，驻波比。

3.1、手机侧

5G手机射频前端器件个数有望翻倍。根据Qorvo提供的5G射频前端系统（4TR），我们可以发现如果只采用n77（3300MHz-4200MHz）和n79（4400MHz-5000MHz）频段进行通信，则射频前端需要增加4个开关，4个滤波器，4个PA和LNA，4个双工器。考虑4G手机已有6个开关，5个滤波器，2个双工器，4个PA和LNA，则5G时期一个手机将有10个开关，6个双工器，8个PA和LNA，11个滤波器，一个GPS单元。

5G带来智能手机换机潮，手机射频前端市场规模2024年有望达到巅峰240亿美元。我们假设2020年5G规模商用将逐步带动智能手机换机需求，2024年智能手机出货量有望达到14.9亿部，其中5G手机60%，4G手机40%。在此基础上，我们预计2024年全球手机射频前端市场规模将达到巅峰，为240亿美元，2019-24年%。

3.2、基站侧

5G时期AAU所用射频器件价值提升，较16TR方案增长近7倍。5G前期无线介入侧将使用64TRAAU实现重点区域的覆盖，后期将出现8TR/16TR低配版本天线实现网络的广泛覆盖。16TR的普通天线+RRU，将会配置8个滤波器，4个双工器，1个AD/DA，4个VGA，总价为1,326元。而对于5G的AAU，假设为64TR产品，将配置64个滤波器，64个LNA和PA，64个开关，32个双工器和16个AD/DA，总价为10,531元。

5G宏基站建设带来的射频前端市场量价齐升，2023年基站侧射频前端市场规模达到58.0亿美元。我们假设2020年起，中国新建5G基站数量占全球50-60%。此外5G首先覆盖城市热点区域，64TRAAU产品占比开始较高，之后逐步降低至2023年的60%，同时射频器件价格逐步下降。此外4G基站建设高峰期已过，建设数量逐步减少，假设新建4G基站多为8TR产品。此外假设2021年开始批量建设5G小基站。基于该假设，我们预计2023年全球基站侧射频前端市场规模有望达到58.0亿美元，CAGR（2019-23年）为34.1%。

4.1、全球IDM大厂

Skyworks

Skyworks（思佳讯）是全球著名的射频和移动通信器件生产厂商，拥有自己的晶圆代工厂、封装和测试厂。其产品主要包括功放、射频前端和移动端和基站侧的其他射频器件。目前公司的下游客户广泛分布于通信设备、汽车、能源管理、工业、医疗、军事、移动智能终端等多个领域。目前公司拥有GaAs晶圆制造厂，当自身产能不足的时候也会将部分订单交给中国台湾宏捷科技代工，

公司成立于1962年，前身是AlphaIndustrie，公司2000年收购了PhilsarSemiconductor；2001年并购了Conexant的无线通信事业部；2002年6月收购了Conexant在墨西哥的封装测试厂，之后Alpha改名为Skyworks，并于2002年在美国上市。公司主要通过收购逐步获得设计和生产射频芯片的能力。

公司近十年收入平稳增长，FY2019年受华为事件影响，收入下滑13%。伴随近年智能手机销量（尤其是苹果手机）的快速增长，公司收入保持平稳增长，FY2010-19年收入CAGR为13.6%，唯2019财年（截至2019年9月30日）受华为事件影响收入下滑12.7%。公司披露来自华为的收入占比15%。除华为外的收入2019自然年Q2和Q3增长约20%。此外，由于公司为PA领域龙头，行业具有一定壁垒，近年产品毛利率维持在45-50%。

5G时期公司研发费用率上升以保持行业领先水平，公司预期未来有50亿部5G手机需求，目前已经看到市场开始提速。目前进入5G上升周期，公司预期未来有50亿手机用户将从3G/4G设备转向5G，也为公司提供了巨大的发展机会。除了智能手机业务，5G也将带来更多新的市场和应用，尤其是在工业物联网、无人驾驶、智慧城市、AI等领域。

Qorvo

2014年射频前端公司RFMD和TriQuint合并，成立了射频方案公司Qorvo。目前Qorvo是全球领先的射频IDM厂商，拥有自己的晶圆代工厂和封测厂，产品主要用于移动终端、通信设备、国防航天、工业和汽车等方面。

合并后二者业务相辅相成，共享资源降低成本，提高毛利率。合并前，RFMD毛利率为32-37%，主要是由于产能利用率不足，尚未产生规模效应，为此公司曾尝试削减部分研发投入，出售部分工厂，但是效果始终不佳。而TriQuint的毛利率为28-36%，同样也是由于产能利用率不足。而RFMD和TriQuint二者业务重合较少，整体市场占有率仅从28.4%下降至25.5%，但是合并后二者共享部分资源，成本进一步降低，提高毛利率至40%左右。

博通（Avago）

博通前身为Avago，成立于1961年，最早为惠普的半导体部门，1999年惠普公司拆分出Agilent（安捷伦）公司，2005年Agilent的半导体事业部更名为Avago。2015年Avago收购博通公司，并正式改名为博通有限公司，目前主要有四个部门：有线基础设施，无线通信，企业存储和工业及其他。收购前的Avago主要提供光电产品、射频/微波器件以及企业ASIC三类产品，应用于无线和有线通信、工业、汽车、消费电子、存储及计算机等领域。被收购前的博通公司为全球最大的无厂半导体公司之一，产品为有线和无线通信半导体。

通过并购实现营收快速增长，2018年受惠于美国减税，净利润大幅上升。2013年12月，Avago收购美国老牌芯片供应商LSI，拓展企业存储产品线以及数据中心等商机；2014年，收购PLXTechnology，进一步加强了存储领域。2017年公司收购博科，取得交换机市场的主导地位。从2014财年起，公司通过多次并购实现了收入的快速增长，FY2013-18年营收CAGR为52.6%。2018年公司受惠于美国“2017年减税与就业法案”，获得了72.8亿美元的税收优惠。

目前公司为全球第三大的GaAs器件供应商以及第一大的BAW滤波器供应商。2017年公司以1.85亿美元入股中国台湾GaAs厂稳懋，并成为其第三大单一大股东，未来Avago的HBT（heterojunctionbipolartransistor，异质结双极性晶体管）将全部由稳懋代工，这一举动主要是由于Avago业务线较多，公司希望通过将重资产、人力成本较高、管理复杂、毛利较低的代工业务外包，提升公司的毛利率。

4.2、化合物半导体代工

伴随GaAs技术不断成熟、标准化，代工业务逐步发展壮大。目前GaAs行业，龙头企业仍以IDM模式为主，包括Skyworks、Avago、Qorvo和Broadcom，但是其中Avago和Skyworks当自身产能不足时会将部分代工订单交给中国台湾厂商，其中Avago的代工厂是稳懋，Skyworks的代工厂是宏捷科技。随着化合物半导体技术的不断成熟，器件制造逐步标准化，代工业务也逐步发展壮大。

稳懋

公司成立于1999年，2000年成功试产出亚洲第一片6吋GaAsHBTMMIC晶圆，2001年成功生产出全球第一片6吋pHEMT（PseudomorphicHEMT，赝配高电子迁移率晶体管）MMIC晶圆。公司占据全球71.7%的代工市场份额，目前月产能3.6万片，并计划于明年Q2扩大到4.1万片。

目前GaAs行业主要受益于手机产业，未来5G有望带动行业蓬勃发展。无线通信产品是GaAs产业的主要驱动力，手机目前仍是GaAs器件的最大市场，其次是Wi-Fi和部分通信设备，因此公司收入与手机销量呈现相关性。未来5G将带来新一波换机潮，并且由于有更多PA集成在射频前端模组中，也将拉动GaAs行业需求上升。而受益于5G网络，物联网也有望成为GaAs新应用领域，连接需求有望进一步增长，拉动公司业绩。除了射频领域的需求，VCSEL采用GaAs/AlGaAs材料，未来随着智能手机中3D感测的普及以及在AR/VR等领域的应用，VCSEL也有望为公司带来新的发展动力。

宏捷科技

公司成立于1998年，并于1999年发布第一片GaAs异质结双极性晶体管（GaAsHBT），公司业务不涉及产品设计，专注于GaAsHBT晶圆制造，目前产能为每月1.2万片6吋晶圆。

此前公司对Skyworks依赖过高，目前通过拓展VCSEL代工客户多样性增加。宏捷科技的GaAs技术来自于Skyworks的转让，因此下游客户主要为Skyworks，此前收入占比一度高达80%，而Skyworks的射频器件主要用于苹果手机，因此2014-15年苹果手机热卖，公司收入大幅增长，之后又迅速回落。2017年Skyworks开始自扩产能，委外生产比例下降至50-60%，严重影响了公司的产能利用率以及业绩表现，因此公司开始拓展其他客户，目前3D感测VCSEL代工进入华为供应链，目前最近一个季度，来自Skyworks的收入占比下降至34.2%。

4.3、国产替代进展

卓胜微

公司成立于2012年，致力于射频集成电路的研发，目前公司是国内领先的手机射频开关、低噪放大器的芯片设计公司，射频前端芯片应用于三星、小米、华为等终端厂商产品中。

目前收入以射频开关和LNA为主，未来将进军SAW滤波器市场。目前公司收入主要来自于射频开关和低噪放大器，分别占比78.6%和19.3%，毛利率分别为54.8%和44.2%。公司2019年上市募投资金的39%，合4.7亿元将用于滤波器及模组的研发，主要是SAW滤波器。虽然SAW滤波器在高频（2.5GHz以上）时受限，但是由于BAW滤波器门槛较高，专利壁垒较高，卓胜微选择以SAW滤波器作为行业的突破口，目前SAW滤波器有小批量供货。未来较长一段时间内5G与4G共存，因此SAW滤波器仍将占据一定的市场份额，公司也有望在国产替代过程中取得一定市场份额。

紫光展锐

2013年紫光集团以18亿美元收购了当时国内第一、世界第三的通信基带芯片设计公司展讯，随后2014年，紫光集团收购了当时国内排名第二的通信芯片设计公司锐迪科，并于2016年将两者整合为紫光展锐。2018年，紫光展锐以110亿元营收在中国IC设计公司中排名第二。展讯主要聚焦2G/3G/4G/5G移动通信基带芯片的设计开发；锐迪科主要从事射频芯片的开发设计。2019年5月公司正式启动科创板上市准备工作，预计2020年正式申报。

通信基带立足中低端市场，5G时期有望切入中高端市场。在通信基带方面，目前有智能功能机解决方案SC9820系列和SC7731系列，以及智能机解决方案SC9863A和SC9832E，但聚焦中低端市场，主要销往拉美、东亚和非洲等地，2017年基带芯片出货量约6.7亿套，占全球27%，仅次于高通和联发科。公司发布了5G通信技术平台马卡鲁以及基带芯片春藤510，采用台积电12nm制程工艺，支持SA/NSA组网模式，支持2G/3G/4G/5G多模，符合Rel-15标准，支持Sub-6GHz频段，下载速率可达2.3Gbps，11月20-23日，世界5G大会上展示了一款搭载该芯片的海信5G手机。虽然公司产品性能、制程距一流厂商仍有一定差距，但5G时期凭借这一款芯片公司有望切入中高端市场。

已发布5G功率放大器，国产替代或将受益。在射频前端方面，公司产品涵盖功率放大器、传输模块、WiFi前端模组、开关、低通滤波器等，目前可以提供3G/4G多频段、多模式的解决方案。5G方面，公司目前提供支持3.4-3.8GHz（band42和band43）的射频前端功率放大器RPM6442，可以满足移动终端的高带宽和高速需求。随着国产替代的逐步推进，公司也有望逐步受益。

昂瑞微（汉天下）

公司成立于2012年，原名中科汉天下，2019年9月更名为昂瑞微。主要从事射频前端芯片和射频SoC芯片的研发设计，目前每年出货量达7亿颗。公司目前主要产品为面向手机终端的2G/3G/4G全系列射频前端芯片和面向物联网的无线连接芯片，具备CMOS和GaAs功放的设计能力。

低端射频前端芯片市场占比较高，处于国内领先地位。公司目前是国内CMOS工艺手机射频功放芯片出货量最大的设计公司，GSM功放产品全球占比75%，3G功放全球占比65%，但4G功放市场仍主要被欧美厂商占据。此外，在滤波器方面，公司已经掌握射频MEMS（微电机系统）BAW滤波器的核心技术，也有望成为国内第一家BAW滤波器规模量产的公司。在近乎相同性能的前提下，公司MEMS滤波器比进口产品低20%以上，希望通过高性价在滤波器市场比占据一席之地。

4.4、投资建议

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